Introducció
El multifil (multithreading) és una tècnica que permet a una aplicació executar múltiples fils d'execució simultàniament. En el context de DirectX, el multifil pot ajudar a millorar el rendiment de les aplicacions gràfiques aprofitant els recursos de la CPU de manera més eficient. En aquesta secció, aprendrem com implementar el multifil en DirectX per optimitzar el rendiment de la renderització.
Conceptes Clau
- Fils d'Execució (Threads): Un fil és la unitat més petita d'execució que pot ser gestionada pel sistema operatiu.
- Sincronització: Mecanismes per coordinar l'execució de múltiples fils per evitar condicions de carrera i altres problemes de concurrència.
- Context de Dispositiu (Device Context): En DirectX, el context de dispositiu és utilitzat per enviar comandes a la GPU.
Configuració del Multifil en DirectX
- Crear Fils d'Execució
Per crear fils d'execució en C++, podem utilitzar la llibreria <thread> de la següent manera:
#include <thread>
#include <iostream>
void renderFunction() {
// Codi de renderització
std::cout << "Renderitzant en un fil separat" << std::endl;
}
int main() {
std::thread renderThread(renderFunction);
renderThread.join(); // Espera que el fil acabi
return 0;
}
- Utilitzar Contexts de Dispositiu en Fils Separats
DirectX 11 permet la creació de múltiples contextos de dispositiu per a la renderització en fils separats. Això es fa utilitzant el context de dispositiu immediat i contextos de dispositiu diferits.
Crear Contextos de Dispositiu
ID3D11Device* device = nullptr;
ID3D11DeviceContext* immediateContext = nullptr;
D3D11_CREATE_DEVICE_FLAG createDeviceFlags = 0;
D3D_FEATURE_LEVEL featureLevel;
HRESULT hr = D3D11CreateDevice(
nullptr, // Adaptador
D3D_DRIVER_TYPE_HARDWARE, // Tipus de controlador
0, // Mòdul de programari
createDeviceFlags, // Flags de creació
nullptr, // Nivells de característiques
0, // Nombre de nivells de característiques
D3D11_SDK_VERSION, // Versió SDK
&device, // Dispositiu
&featureLevel, // Nivell de característiques
&immediateContext // Context immediat
);
ID3D11DeviceContext* deferredContext = nullptr;
device->CreateDeferredContext(0, &deferredContext);
- Enviar Comandes de Renderització
Els contextos de dispositiu diferits permeten enregistrar comandes de renderització en fils separats i després executar-les en el fil principal.
void renderInDeferredContext(ID3D11DeviceContext* deferredContext) {
// Enregistrar comandes de renderització
// deferredContext->Draw(...);
}
int main() {
std::thread renderThread(renderInDeferredContext, deferredContext);
renderThread.join();
// Executar comandes enregistrades en el context immediat
ID3D11CommandList* commandList = nullptr;
deferredContext->FinishCommandList(FALSE, &commandList);
immediateContext->ExecuteCommandList(commandList, TRUE);
commandList->Release();
return 0;
}Exercici Pràctic
Objectiu
Implementar una aplicació DirectX que utilitzi el multifil per renderitzar un triangle en un fil separat.
Passos
- Inicialitzar Direct3D: Crear el dispositiu i els contextos de dispositiu.
- Crear Fils d'Execució: Crear un fil per a la renderització.
- Enregistrar Comandes de Renderització: Utilitzar el context de dispositiu diferit per enregistrar comandes.
- Executar Comandes: Executar les comandes enregistrades en el context immediat.
Codi Exemple
#include <d3d11.h>
#include <thread>
#include <iostream>
// Variables globals
ID3D11Device* device = nullptr;
ID3D11DeviceContext* immediateContext = nullptr;
ID3D11DeviceContext* deferredContext = nullptr;
void renderInDeferredContext() {
// Enregistrar comandes de renderització
// deferredContext->Draw(...);
std::cout << "Renderitzant en un fil separat" << std::endl;
}
int main() {
// Inicialitzar Direct3D
D3D11_CREATE_DEVICE_FLAG createDeviceFlags = 0;
D3D_FEATURE_LEVEL featureLevel;
HRESULT hr = D3D11CreateDevice(
nullptr,
D3D_DRIVER_TYPE_HARDWARE,
0,
createDeviceFlags,
nullptr,
0,
D3D11_SDK_VERSION,
&device,
&featureLevel,
&immediateContext
);
device->CreateDeferredContext(0, &deferredContext);
// Crear fil de renderització
std::thread renderThread(renderInDeferredContext);
renderThread.join();
// Executar comandes enregistrades
ID3D11CommandList* commandList = nullptr;
deferredContext->FinishCommandList(FALSE, &commandList);
immediateContext->ExecuteCommandList(commandList, TRUE);
commandList->Release();
// Alliberar recursos
deferredContext->Release();
immediateContext->Release();
device->Release();
return 0;
}Errors Comuns i Consells
- Condicions de Carrera: Assegura't de sincronitzar l'accés als recursos compartits entre fils per evitar condicions de carrera.
- Bloquejos (Deadlocks): Evita situacions on dos o més fils esperen indefinidament per recursos que estan bloquejats per altres fils.
- Rendiment: Utilitza el multifil només quan sigui necessari, ja que la creació i gestió de fils té un cost associat.
Conclusió
El multifil en DirectX pot millorar significativament el rendiment de les aplicacions gràfiques aprofitant millor els recursos de la CPU. En aquesta secció, hem après a crear fils d'execució, utilitzar contextos de dispositiu diferits i executar comandes de renderització en un fil separat. Amb aquests coneixements, estàs preparat per implementar tècniques de multifil en les teves pròpies aplicacions DirectX.
Curs de Programació DirectX
Mòdul 1: Introducció a DirectX
- Què és DirectX?
- Configuració de l'Entorn de Desenvolupament
- Comprendre l'API de DirectX
- Crear la Teva Primera Aplicació DirectX
Mòdul 2: Conceptes Bàsics de Direct3D
- Introducció a Direct3D
- Inicialitzar Direct3D
- Renderitzar un Triangle
- Gestionar el Bucle de Renderització
Mòdul 3: Treballar amb Shaders
Mòdul 4: Tècniques Avançades de Renderització
Mòdul 5: Models 3D i Animació
Mòdul 6: Optimització del Rendiment
- Perfilat i Depuració
- Optimitzar el Rendiment de la Renderització
- Gestió de Memòria
- Multifil en DirectX